内容正文:
一轮 · 物理
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专题突破2 动力学中的两类典型问题
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类型一 水平传送带
突破点一 传送带问题
师生互动
项目
图示
滑块可能的运动情况
情景1
轻放在匀速传送带上
(1)可能一直加速;
(2)可能先加速后匀速
情景2
轻放在匀速传送带上
(1)可能一直加速;
(2)可能先加速后匀速;
(3)可能先以a1加速后再以a2加速,且a1>a2
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项目
图示
滑块可能的运动情况
情景3
以v0冲上匀速
传送带
(1)可能一直加速;
(2)可能一直匀速;
(3)可能先加速后匀速;
(4)可能先减速后匀速;
(5)可能先以a1加速后再以a2加速,且a1>a2;
(6)可能一直减速
情景4
以v0冲上匀速传送带
(1)可能一直加速;
(2)可能一直匀速;
(3)可能先减速后反向加速;
(4)可能一直减速
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[解析] 根据(1)可知,小包裹开始阶段在传送带上做匀减速直线运动,用时t1= eq \f(v1-v2,a) = eq \f(1.6-0.6,0.4) s=2.5 s,
在传送带上滑动的距离
x1= eq \f(v1+v2,2) t1= eq \f(1.6+0.6,2) ×2.5 m=2.75 m,
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典例1 如图所示为一水平传送带装置示意图。A、B为传送带的左、右端点,AB长L=2 m,初始时传送带处于静止状态,当质量m=2 kg的煤块(可视为质点)轻放在传送带A点时,传送带立即启动,启动过程可视为做加速度a=2 m/s2 的匀加速运动,加速结束后传送带立即匀速运动。已知煤块与传送带间动摩擦因数μ=0.1,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g取10 m/s2)。
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(1)如果煤块以最短时间到达B点,煤块到达B点时的速度大小是多少?
[答案] 2 m/s
[解析] 为了使煤块以最短时间到达B点,煤块从A点到达B点应一直匀加速
μmg=ma1,
得a1=1 m/s2,
vB2=2a1L,
vB=2 m/s。
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(2)上述情况下煤块运动到B点的过程中在传送带上留下的痕迹至少多长?
[答案] 1 m
因为小包裹所受滑动摩擦力大于重力沿传送带方向上的分力,即μmg cos θ>mg sin θ,所以小包裹与传送带共速后做匀速直线运动至传送带底端,匀速运动的时间
t2= eq \f(L-x1,v1) = eq \f(3.95-2.75,0.6) s=2 s,
所以小包裹通过传送带的时间t=t1+t2=4.5 s。
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解析:对小煤块,由牛顿第二定律得μmg=ma
代入数据解得a=2 m/s2
小煤块加速时间t1= eq \f(v-v0,a) = eq \f(4-2,2) s=1 s
小煤块在传送带上做匀加速运动的位移x1= eq \f(v0+v,2) t1= eq \f(2+4,2) ×1 m=3 m
小煤块在传送带上做匀速直线运动的时间t2= eq \f(L-x1,v) = eq \f(7-3,4) s=1 s
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类型二 倾斜传送带
2.(多选)(2023·四川武胜烈面中学模拟)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,在传送带上某位置轻轻放置一小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数为μ,小木块速度随时间变化关系如图所示。若θ、g、v0、t0已知,则下列说法中正确的是( )
A.传送带一定逆时针转动
B.μ=tan θ+ eq \f(v0,gt0cos θ)
C.传送带的速度大于v0
D.t0后一段时间内滑块加速度为2g sin θ- eq \f(v0,t0)
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解析:若传送带顺时针转动,当滑块下滑(mg sin θ>μmg cos θ)时,将一直匀加速到底端;当滑块上滑(mg sin θ<μmg cos θ)时,先匀加速运动,在与传送带速度相等后将匀速运动,两种均不符合运动图像,故传送带逆时针转动,A正确;滑块在0~t0内,所受滑动摩擦力向下,匀加速下滑的加速度a1=g sin θ+μg cos θ,由题图可知a1= eq \f(v0,t0) ,则μ= eq \f(v0,gt0cos θ) -tan θ,B错误;当滑块的速度等于传送带的速度时,滑块所受的摩擦力变成斜向上